居里夫人與鐳
名言
如果能隨著理想而生活,本著正直自由的精神,勇往直前的毅力,誠實不自欺的思想而行,一定能臻于至美至善的境地。
——居里夫人
故事
居里夫人(1867—1934年),原名瑪麗亞·斯可羅多夫斯卡,出生在俄國沙皇統(tǒng)治下的華沙。她通過努力學(xué)習(xí),拿到了兩個學(xué)位證書。她在放射性物質(zhì)領(lǐng)域進(jìn)行不懈地探索,發(fā)現(xiàn)了鐳和釙兩種元素,并提出了“放射性”這一術(shù)語,雖然發(fā)現(xiàn)了放射性元素,但是居里夫人放棄了對鐳元素提煉方法的專利,而是把專利讓給了世人。她是世界上唯一一位兩次獲得諾貝爾獎的女性科學(xué)家,后人為了紀(jì)念她稱她為鐳的母親。
瑪麗亞的童年充滿了更多的艱辛,她1歲那年,媽媽和大姐因病去世。這對瑪麗亞來說,是一個巨大的打擊。但是瑪麗亞沒有被擊倒,而是同父親一起積極地生活。
瑪麗亞的父親是一名物理教師,這對瑪麗亞來說是一種資源,而父親的實驗工具更可以讓瑪麗亞隨意地學(xué)習(xí)、實驗。瑪麗亞在24歲的時候通過巴黎學(xué)院的考試,終于在大學(xué)里找到了自己的位置?,旣悂喗?jīng)常在學(xué)校的圖書館里刻苦地學(xué)習(xí),看書入迷時會忘記吃飯,竟然暈倒在圖書館。她住的房子破爛不堪,在冬季更是冷得刺骨。但瑪麗亞沒有屈服。來到巴黎學(xué)院兩年,她參加了物理學(xué)士學(xué)位的考試,并以第一名的成績通過考試,第二年以第二名的成績通過數(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位的考試。1894年她與法國物理學(xué)家皮埃爾認(rèn)識并結(jié)成了夫妻。
1898年,法國物理學(xué)家貝可勒爾在含鈾這種元素的礦物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)這種礦物質(zhì)能夠放出一種射線,但是他卻解不開這種射線的秘密。居里夫人與皮埃爾知道后就開始對這種礦物質(zhì)進(jìn)行研究,但是卻苦于沒有實驗室。后來經(jīng)過皮埃爾多次申請,校長才勉強(qiáng)批了一間破爛的小屋作為他們的實驗室。而這間小屋在夏天就像火爐,冬天就是冰窖。當(dāng)他們第一天搬進(jìn)這個小屋的時候只有兩把椅子,皮埃爾認(rèn)為太少,客人來了沒有地方坐,居里夫人則說:“這樣也好,可以有更多的時間進(jìn)行研究?!?/p>
當(dāng)她在研究鈾鹽礦石的時候,認(rèn)為不可能僅僅只有鈾礦能放出射線,于是她找來所有能接觸到的金屬礦物質(zhì)并根據(jù)元素周期律逐一進(jìn)行測定,結(jié)果在釷的化合物中也檢測到射線。居里夫人確定,不光世界上還有其他的元素能夠放出射線,因此與比埃爾商量給這類元素取個名字,最后居里夫人建議用這鐳元素的特征進(jìn)行命名,就叫放射性元素。
她發(fā)現(xiàn)瀝青鈾礦里的放射性比鈾大得多,而已知的元素并沒有這么大的放射性,因此他們決定找出這種元素,這種元素只有在瀝青鈾礦中才能找到,但這種瀝青鈾礦十分貴,當(dāng)時他們根本沒錢。最后,他們認(rèn)為研究瀝青鈾礦的廢渣中也含有這種未知元素。奧地利政府聽說后就提供給他們一噸鈾礦廢渣。于是兩人開始了提煉這種新元素的實驗,在高溫、刺鼻和臭味下的3年里,皮埃爾曾經(jīng)想放棄,但是瑪麗亞一直相信自己的工作就要得出結(jié)論,最后兩人開始分工,皮埃爾負(fù)責(zé)新元素的性質(zhì)分析,瑪麗亞對新元素進(jìn)行提煉?;侍觳回?fù)有心人,他們終于發(fā)現(xiàn)了新的放射性元素84號,比鈾強(qiáng)4倍,類似鉍,居里夫人以釙命名,表達(dá)了她對祖國波蘭的熱愛。不久,她又提煉出012克新元素,并命名為“鐳”,同時測得鐳的原子量為255。新元素的發(fā)明開啟了人類現(xiàn)代化的醫(yī)療事業(yè),193年,居里夫人夫婦與貝克勒爾共享了諾貝爾物理學(xué)獎。
196年,皮埃爾因為車禍去世,居里夫人盡管十分傷心,但是她依舊執(zhí)著地進(jìn)行著自己的研究,并成為巴黎學(xué)院理學(xué)院的第一位女教授。191年,她的論放射性一書出版。居里夫人在化學(xué)和醫(yī)學(xué)方面一樣在發(fā)揮著她的聰明才智,她用放射性元素研究了人類癌癥的治療方法。鑒于她在化學(xué)、醫(yī)療以及對鐳與釙發(fā)明方面的貢獻(xiàn),1911年,她獲得諾貝爾化學(xué)獎。她是世界上唯一兩次獲得諾貝爾獎的女性。
居里夫人一生共得了1項獎金、16種獎?wù)?、17個名譽(yù)頭銜,特別是兩次諾貝爾獎。但她對于名譽(yù)卻不是太在乎,在很多人的眼里,瑪麗亞是一個“貧困的婦人”,她將自己的財富和名譽(yù)看得十分輕,仿佛那些東西都不是自己的。
解讀
居里夫人開啟了2世紀(jì)人類真正意義上的現(xiàn)代化。她平和堅強(qiáng),對人類的科學(xué)、醫(yī)療等事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)出了自己的全部力量。她淡泊名利,把自己的發(fā)現(xiàn)完全貢獻(xiàn)給了自己的熱愛著的世界。
霍金探索宇宙的奧秘
名言
疾病是可怕的,但是更可怕的是人心的絕望和失望。
——霍金
故事
史蒂芬·霍金出生于1942年1月8日,這個時候他的家鄉(xiāng)倫敦正籠罩在希特勒的狂轟濫炸中?;艚鸷退拿妹迷趥惗馗浇男℃?zhèn)上度過了自己的童年。霍金的父母都受過正規(guī)的大學(xué)教育,父親是一位從事熱帶病研究的醫(yī)學(xué)家,母親則從事過許多職業(yè)?;艚鹪谶@個家庭氛圍良好的環(huán)境中成長起來。
霍金最喜歡玩火車模型、飛機(jī)模型等機(jī)械玩具,他并不是簡單地去玩,而是想方設(shè)法弄明白它們的控制原理?;艚疬€自己設(shè)計一些游戲,當(dāng)然這些游戲也是相當(dāng)復(fù)雜的,不費一番腦筋是不可能會玩的。霍金做作業(yè)時,最不喜歡別人在旁邊提示,無論多么難的題,他都要獨立去完成,所以,同學(xué)們都稱他為“我們的小愛因斯坦”。
父親希望霍金學(xué)習(xí)生物學(xué)和醫(yī)學(xué),將來繼承自己的事業(yè),而霍金卻堅決地說:“不,爸爸,我喜歡數(shù)學(xué)和物理,我的理想是當(dāng)科學(xué)家?!被艚鹨约喊才抛约旱拿\。1959年,17歲的他考進(jìn)英國牛津大學(xué)學(xué)習(xí)物理。有一次,教電磁學(xué)的老師留下13道相當(dāng)難的習(xí)題,讓同學(xué)們做,并說能做多少就做多少。有幾人費了好大的勁兒才做出1道題,多數(shù)人都泄氣了,說:“太難了!再也做不下去了……”而霍金卻一口氣做出10道題,并滿懷遺憾地說:“真糟糕,還有3道題做不出!”同學(xué)們都驚訝地說:“做出10道題?天??!霍金,你好像來自不同的星球。”
1962年,霍金從牛津大學(xué)畢業(yè),以優(yōu)異的成績考入劍橋大學(xué)研究生院,繼續(xù)學(xué)習(xí)物理學(xué),不斷地向科學(xué)高峰攀登。
19世紀(jì)60年代,由于天文學(xué)的一系列新發(fā)現(xiàn),激發(fā)了天體物理學(xué)的研究?;艚鹫昶鋾r,黑洞研究使他初露頭角?;艚饘釋W(xué)引入黑洞的研究,這大大加深了對黑洞的認(rèn)識。這時,霍金認(rèn)為,可能存在一種“微型黑洞”。這種黑洞很小,有的會小到像質(zhì)子或中子那樣的大小。按照現(xiàn)代物理學(xué)的理論,當(dāng)物體小到這樣的程度,它應(yīng)服從量子力學(xué)的規(guī)律?;艚鸬倪M(jìn)一步研究表明:黑洞可以蒸發(fā);黑洞越小,它蒸發(fā)得越快。1個1億噸(個頭與質(zhì)子大小相當(dāng))的黑洞要用1億年的時間才能蒸發(fā)干凈,而最后01秒內(nèi)所釋放的能量相當(dāng)于1萬顆百萬噸級的氫彈爆炸。這就是說,我們是不是應(yīng)該仔細(xì)地進(jìn)行天文觀測,力圖在宇宙空間找到這種“微型黑洞”而加以利用呢?
霍金對“大爆炸”理論研究有很大貢獻(xiàn)。他認(rèn)為,宇宙起源于一個“奇點”,“奇點”處的爆炸產(chǎn)生了粒子和能量,粒子間的作用產(chǎn)生了星云,進(jìn)而演化到我們今天的世界。今天的宇宙仍在膨脹著,將來的宇宙可能將繼續(xù)膨脹下去,也可能在膨脹到極限時轉(zhuǎn)而收縮至當(dāng)初形成宇宙的那個“奇點”。看上去這好像很有趣,然而,這就是今天人們對宇宙的認(rèn)識水平。由于霍金在天體物理學(xué)研究上取得的成績,他獲得1978年的“愛因斯坦獎”。198年他又當(dāng)上了“三一學(xué)院”盧卡斯講座的教授。牛頓曾經(jīng)是該講座的教授?,F(xiàn)在,霍金已快60多歲了,盡管身體殘疾,他仍經(jīng)常旅行、演講、著述。他的時間簡史已發(fā)行幾千萬冊,被譯成多種語種。由于霍金那富于傳奇色彩的奮斗經(jīng)歷,他的時間簡史還被搬上銀幕。人們看到了黑洞和基本粒子的畫面,聽著霍金敲打計算機(jī)鍵盤和計算機(jī)合成后的聲音,人們?yōu)楝F(xiàn)代物理和宇宙理論的深奧所震懾,為人類的智慧所感嘆,并且更加佩服霍金在承受巨大的痛苦時仍在攀登科學(xué)高峰所表現(xiàn)出的偉大精神。
解讀
霍金提出了黑洞理論同時還證明了黑洞的面積定理。他的一生富有傳奇性。他在1988年撰寫的時間簡史更是一篇宇宙學(xué)的權(quán)威著作。
牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律
名言
科學(xué)給人自由,以反抗自然法則。它致力于把自然力量的魔杖交到人手中;它要使我們的精神擺脫萬物的奴役。
——泰戈爾
故事
1665年的夏天,倫敦城里發(fā)生了大瘟疫,而英格蘭的沃爾斯索普鄉(xiāng)下依然平靜如常。一處不大的農(nóng)家小院,院角幾株多年的蘋果樹在習(xí)習(xí)的晚風(fēng)中輕舞,樹葉簌簌颯颯地撩撥著。房間里昏黃的燈光依舊亮著,一切靜謐、安詳。忽然,“咚”的一聲悶響打破了沉寂,屋中燈下的讀書人趕忙開門沖了出來,四周張望并未見一個人影,正在納悶兒,“咚!”又是一下子,這回不巧,不知什么東西正砸頭上,這人頓感一陣眩暈。良久,他抬頭看見了枝頭樹葉時隱時現(xiàn)的蘋果,不覺笑了。這個人便是牛頓。
牛頓1642年生于英格蘭貝蒂林肯郡的農(nóng)民家庭,幼年經(jīng)歷坎坷。他19歲考入劍橋大學(xué)特里尼蒂學(xué)院,23歲獲得文學(xué)學(xué)士學(xué)位。第二年6月,由于躲避瘟疫回到鄉(xiāng)下,直至1667年重回劍橋大學(xué)。兩年時間里,構(gòu)思了經(jīng)典力學(xué)、微積分和光學(xué)等學(xué)科的思想。1668年牛頓獲碩士學(xué)位,第二年被破格提升為數(shù)學(xué)教授,年僅27歲,擔(dān)任此職務(wù)前后達(dá)26年。175年,英女王授予牛頓爵士頭銜。他于1727年3月2日逝世,享受國葬待遇,與英國歷代君主和名人長眠于威斯敏斯特教堂。
由此可見,牛頓絕不是僅僅被蘋果砸了一下就猛然悟到了萬有引力定律,而是有著深厚的知識背景和超乎尋常的探索精神,在看到了蘋果落地之后,也不是一下子悟出了什么定律,而是在一系列的計算推導(dǎo)后才得出這一具有歷史意義的科學(xué)結(jié)論。
牛頓在解決為什么蘋果要落地而月亮卻可以繞地球旋轉(zhuǎn)不停的問題的時候,沒有像他的前人那樣依靠大量的觀察測得數(shù)據(jù),再進(jìn)一步找出答案,而是主要靠思考與數(shù)學(xué)推導(dǎo)。大體思路為:先求出月亮繞地球飛行的速度,這個速度由月亮繞地球軌道周長除以其繞地球周期得到,代數(shù)表達(dá)式為V月=2r/T。在此基礎(chǔ)上求得月亮的向心加速度,即月亮繞地球飛行速度的平方除以其軌道半徑,代數(shù)表達(dá)式為a月=(V月)2/r。根據(jù)已知的數(shù)據(jù)(月球的公轉(zhuǎn)周期為273天,月球繞地球飛行速度為38×18米/秒)解得此式結(jié)果為27米/秒。這一結(jié)果適用于月亮,那么蘋果呢?由于其自身重量相對于地球可忽略不計,它的加速度就應(yīng)等于自由落體加速度為98米/秒2,再根據(jù)開普勒三定律就可得出蘋果和月亮二者重力加速度關(guān)系。最終得到F=GMm/r2,即物體間彼此都有吸引力。這種力的大小僅與它們各自的質(zhì)量和它們之間的距離相關(guān),這就是著名的萬有引力定律。
解讀
牛頓萬有引力的發(fā)現(xiàn),是人類科學(xué)史上最偉大的發(fā)現(xiàn)。直至現(xiàn)在,人類依然認(rèn)為這是個史無前例的人類科技大進(jìn)步。
萬有引力的發(fā)現(xiàn),使人們打開了引力的大門,邁向了一個嶄新的時代,極大地推動了人類的歷史進(jìn)程。